小米9使用一块6.39英寸的AMOLED19.5:9FHD+水滴全面屏，分辨率为2340x1080，所以小米9的屏幕分辨率是1080P，屏幕刷新率为60hz。
手机搭载高通骁龙处理器，运行Android8.0定制的MIUI10系统，小米9还被曝将后置三摄，主摄像头像素数高达4800万。相机环采用的设计叫“天使眼”，全息幻彩紫展示。5微米大像素类似镜头，支持护眼模式2.0，通过德国电气工程师协会认证。
核心配置上，小米9采用6.39英寸三星AMOLED水滴屏，搭载高通骁龙855旗舰平台，最高配备12GB内存+256GB存储，电池容量为3300mAh。支持27W快充，无线充电从7.5W提升到15W，支持全球首款20W无线闪充。
此外，小米9后置4800万+1200万+1600万三摄，其中1200万为人像镜头，支持2倍光学变焦，1600万为超广角镜头。7P镜头+f/1.47大光圈。